JOMC 13
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
I. U.M. Bazenov, Bạch Đình Thiên, Trần Ngọc Tính (2004), Công nghệ bê
tông, Nhà xuất bản Xây dựng.
ầ ệ ứ ế ạ ất lượ ử
ụ ố ợ ạ ở ộ Đề ố
ĐT/5
, Bê tông nặng phương pháp xác định cường độ nén.
ạ ữ năng ấ
lượ ấ ả ậ ả
TCVN 8862:2011, Quy trình thí nghiệm xác định cường độ kéo khi ép chẻ
của vật liệu hạt liên kết bằng các chất kết dính.
ê tông nặng hương pháp xác định độ hút nước
*Liên hệ tác giả: phamhuuthienxd96@gmail.com
Nhận ngày 07/04/2025, sửa xong ngày 22/04/2025, chấp nhận đăng ngày 23/04/2025
Link DOI: https://doi.org/10.54772/jomc.02.2025.898
Đánh giá khả năng sử dụng vật chất nạo vét
từ cửa sông, cửa biển làm vật liệu san lấp
Phạm Hữu Thiên 1*, Dương Thanh Qui 1, Tạ Văn Luân 1, Lương Đức Long 2
1 Viện Vật liệu xây dựng
2 Hiệp hội Xi măng Việt Nam
TỪ KHOÁ
TÓM TẮT
Vật chất nạo vét
Mô hình th
ực tế
C
ấp phối tối ưu
San l
ấp
X
ử lý bùn thải
Vật chất nạo vét từ các cửa sông cửa biển là loại vật liệu có tính chảy dẻo, hàm lượng mất khi nung và độ
trương n
ở lớn. Vì vậy, để đánh giá tính khả thi của việc sử dụng loại vật chất này làm vật liệu san lấ
p, ngoài
các k
ết quả nghiên cứu ở trong phòng thí nghiệm, việc đánh giá chất lượng và sự phù hợp của loại vật liệ
u
trên trên mô hình th
ực tế cũng đóng vai trò rất quan trọng. Trong bài báo này, nhóm nghiên cứu đã tiế
n
hành thi công và đánh giá ch
ất lượng bãi thử nghiệm trên diện tích 1000 m2 sử dụng các loại vật liệ
u như
bùn th
ải nạo vét, vật liệu san lấp thông thường để đánh giá về khả năng ứng dụng vào thực tiễn các vật chấ
t
n
ạo vét này, thông qua các chỉ tiêu như độ chặt K, Chỉ số CBR, Môđun E của các lớp vật liệ
u sau khi thi
công. K
ết quả cho thấy, khi sử dụng các loại vật chất nạo vét từ cửa sông cảng biển, kết hợp với các loại vậ
t
li
ệu gia cố như xi măng, xỉ hạt lò cao, chất lượng bãi thử nghiệm sử dụng bùn thải nạo vét đã gia cố
hoàn
toàn đáp
ứng được các yêu cầu kỹ thuật về nền và móng đườ
ng giao thông theo TCVN 9436:2012 và TCVN
10379:2014 theo các m
ức khác nhau và hoàn toàn có thể sử dụng loại vật liệu này áp dụng rộ
ng rãi vào các
công trình th
ực tế.
KEYWORDS
ABSTRACT
Dredged material
Field
-scale model
Optimal mix design
Backfilling
Sludge treatment
Dredged materials from estuarine and coastal port areas are typically characterized by high plasticity,
significant loss on ignition, and high expantion potential. Therefore, to assess the feasibility of using such
materials as backfill, it is essential to
conduct not only laboratory tests but also in-
situ evaluations under real
construction conditions. In this study, the research team carried out a pilot field trial over an area of 1000
m², using both dredged sludge and conventional backfill materials. The
aim was to evaluate the applicability
of dredged sediments by measuring key engineering indicators, including the compaction coefficient (K),
California Bearing Ratio (CBR), and elastic modulus (E) of the constructed layers. The results indicate that
when
dredged materials from estuarine and port areas are stabilized with additives such as cement and
ground granulated blast furnace slag (GGBFS), the improved materials fully meet the technical standards for
subgrade and foundation construction as specified in TCVN 9436:2012 and TCVN 10379:2014 at various
specification levels. These findings support the potential for widespread application of stabilized dredged
materials in practical infrastructure development.
1. Giới thiệu
Nghiên cứu sử dụng vật chất nạo vét (VCNV) như một nguồn tài
nguyên không chỉ quan trọng mà thậm chí còn mang tính cấp thiết bởi
việc sử dụng vật liệu này đem lại các hiệu quả xã hội, môi trường và
kinh tế (thay vì chôn lấp hoặc đổ thải). Việc sử dụng VCNV thúc đẩy sự
phát triển bền vững toàn cầu. Hàng năm, trên thế giới có hàng trăm
triệu mét khối vật liệu nạo vét cảng, vịnh và đường thủy nhằm tối ưu
hóa giao thông thủy, giảm thiểu nguy cơ về ngập úng, lũ lụt...
Vật chất nạo vét hiện nay được ứng dụng hiệu quả trong nhiều
lĩnh vực xây dựng và môi trường. Các ứng dụng tiêu biểu bao gồm: san
lấp mặt bằng, gia cố nền đất yếu, tạo mới đất ở ven biển, phục hồi đất
ngập nước, làm vật liệu đắp cho công trình giao thông, và sử dụng làm
nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng như gạch hoặc bê tông nhẹ.
Ngoài ra, vật chất nạo vét còn được dùng để cải tạo hố khai thác mỏ,
lấp bãi thải và chống xói lở bờ biển [1-5].
Trong lĩnh vực san lấp công trình, vật chất nạo vét từ cửa sông,
cửa biển có thể sử dụng khi được gia cố với các loại phụ gia hóa học
hoặc các loại vật liệu giúp ổn định, đóng rắn hoặc cải thiện thành phần
hạt như xi măng, vôi, tro xỉ nhiệt điện, xỉ hạt lò cao…. Các vật liệu này
giúp cải thiện tính chất cơ lý của vật chất nạo vét, tăng khả năng chịu
lực, độ bền và tính ổn định khi sử dụng trong xây dựng [6-10].
Trên thế giới đã có nhiều dự án sử dụng VCNV làm vật liệu san
lấp công trình, tùy thuộc vào tính chất vật liệu và các loại hình công
JOMC 14
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
nghệ thi công khác nhau ở mỗi quốc gia, cụ thể như [11-13]:
- Giải pháp sử dụng thiết bị thoát nước và hút chân không;
- Giải pháp trộn chất kết dính vào bùn bằng hệ thống bơm khí nén;
- Sử dụng hệ thống trạm trộn;
- Giải pháp thoát nước tự nhiên;
- Giải pháp trộn theo công nghệ Jet – Grouting;
- Giải pháp trộn tại chỗ.
Hình 1. Mô hình thi công gia cố đất bùn bằng thoát nước
và hút chân không tại Nhật Bản [14].
Hình 2. Công tác thi công, sử dụng bùn nạo vét
tại cảng biển Bessin, Pháp [14].
Ở Việt Nam hiện nay, việc sử dụng bùn thải nạo vét làm vật liệu
san lấp chủ yếu dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm và chưa có nhiều
các nghiên cứu thi công thử nghiệm. Để đánh giá khả năng ứng dụng
các loại VCNV đã nêu vào thực tế, nhóm tác giả đã tiến hành quan trắc
đánh giá, lựa chọn địa điểm và tiến hành thi công thử nghiệm kết hợp
đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của bãi san lấp sử dụng vật chất nạo vét
trên địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.
Khu vực thi công thử nghiệm được lựa chọn là Khu công nghiệp
Phú Mỹ 3, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.
Thông tin chi tiết về bãi thử nghiệm:
- Diện tích bãi san lấp: 1.000 m2
- Bãi thực nghiệm được chia thành 2 bãi, trong đó có 1 bãi sử
dụng cấp phối vật chất nạo vét tối ưu đã được lựa chọn từ trong phòng
thí nghiệm [15] và 1 bãi đối chứng sử dụng đất đồi.
- Mỗi bãi sẽ được chia làm 3 lớp, với chiều dày mỗi lớp sau thi
công là 30 cm với độ chặt K>90.
Thông tin diện tích và cấp phối bãi thi công được trình bày cụ
thể dưới đây:
* Bãi số 1
+ Diện tích: 500 m2 (20m x25m)
+ Chiều dày đắp sau khi đã lu lèn đạt độ chặt K > 90 là 0,9 m
+ Cấp phối sử dụng 4SSA-1 (theo % khối lượng: 94% vật chất
nạo vét, 2% xi măng và 4% xỉ lò cao nghiền mịn)
* Bãi số 2 thi công bãi san lấp đối chứng
+ Diện tích: 500 m2 (20m x25m)
+ Chiều dày đắp sau khi đã lu lèn đạt độ chặt > 90 là 0,9 m
+ Sử dụng đất đồi để làm vật liệu san lấp
Hình 1. Sơ đồ các bãi san lấp thử nghiệm.
2. Nguyên vật liệu sử dụng và phương pháp đánh giá
2.1. Nguyên vật liệu sử dụng
Nguyên vật liệu sử dụng để thi công thử nghiệm gồm những loại
như sau: Xi măng PCB40 Cẩm Phả, xỉ lò cao nghiền mịn S95 của Hòa
Phát, nước và vật chất nạo vét phát sinh từ dự án nạo vét duy tu luồng
hàng hải Vũng Tàu - Thị Vải do Tổng công ty bảo đảm an toàn hàng hải
Miền Nam quản lý. Các nguyên liệu đều phải đáp ứng được yêu cầu kỹ
thuật hiện hành, đối với vật chất nạo vét cần đáp ứng được yêu cầu
không phải là chất thải nguy QCVN 07/BTNMT.
2.2. Phương pháp đánh giá
Để đánh giá chất lượng bãi san lấp sử dụng các vật chất nạo vét
đã được gia cố so với vật liệu san lấp thông thường, nhóm nghiên cứu
tiến hành đánh giá các lớp vật liệu sau khi thi công với các chỉ tiêu kỹ
thuật như Độ chặt K, CBR, Môđun E… theo các tiêu chuẩn như sau:
TCVN 12790:2020 về Đất, đá dăm dùng trong công trình giao
thông - Đầm nén Proctor.
TCVN 12791:2020 Xác định độ chặt của đất tại hiện trường bằng
phương pháp dao đai.
TCVN 8821:2011 Phương pháp xác định chỉ số CBR của nền đất
và các lớp móng đường bằng vật liệu rời tại hiện trường.
TCVN 8861:2011 Áo đường mềm – Xác định mô đun đàn hồi của
nền đất và các lớp kết cấu áo đường bằng phương pháp sử dụng tấm
ép cứng.
3. Thi công thử nghiệm
Về cơ bản quy trình thi công thử nghiệm gồm các bước cơ bản
như sau:
JOMC 15
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
ệ ở ỗ ố ụ ể như
ả ử ụ ế ị thoát nướ
ả ộ ấ ế ằ ệ ống bơm khí nén
ử ụ ệ ố ạ ộ
ải pháp thoát nướ ự
ả ộ ệ
ả ộ ạ ỗ
Mô hình thi công gia cố đất bùn bằng thoát nước
không tại Nhật Bản
Công tác thi công, sử dụng bùn nạo vét
tại cảng biển Bessin, Pháp [14]
Ở ệ ệ ệ ử ụ ả ạ ậ ệ
ấ ủ ế ừ ạ ở ệ và chưa có nhiề
ứ ử ệ Để đánh giá khả năng ứng dụng
loại VCNV đã nêu vào thực tế, nhóm tác giả đã tiến hành quan trắc
đánh giá lựa chọn địa điểm và tiến hành thử nghiệm kết hợp
đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của bãi san lấp sử dụng vật chất nạo vét
trên địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu
Khu vực thi công thử nghiệm được lựa chọn là Khu công nghiệp
Phú Mỹ 3, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.
Thông tin chi tiết về bãi thử nghiệm:
Diện tích bãi san lấp: 1.000 m
Bãi thực nghiệm được chia thành 2 bãi, trong đó có 1 bãi sử
dụng cấp phối vật chất nạo vét tối ưu đã được lựa chọn từ trong phòng
thí nghiệm [1 ] và 1 bãi đối chứng sử dụng đất đồi.
Mỗi bãi sẽ được chia làm 3 lớp, với chiều dày mỗi lớp sau thi
công là 30 cm với độ chặt K>90.
Thông tin diện tích và cấp phối bãi thi công được trình bày cụ
thể dưới đây:
* Bãi số 1
+ Diện tích: 500 m
+ Chiều dày đắp sau khi đã lu lèn đạt độ chặt
+ Cấp phối sử dụng 4SSA 1 (theo % khối lượng: 94% vật chất
nạo vét, 2% xi măng và 4% xỉ lò cao nghiền mịn)
* Bãi số 2 thi công bãi san lấp đối chứng
+ Diện tích: 500 m
+ Chiều dày đắp sau khi đã lu lèn đạt độ chặt > 90 là 0,9 m
+ Sử dụng đất đồi để làm vật liệu san lấp
Sơ đồ ấ ử ệ
2. Nguyên vật liệu sử dụng và phương pháp đánh giá
2.1. Nguyên vật liệu sử dụng
Nguyên vật liệu sử dụng để thi công thử nghiệm gồm những loại
như sau: Xi măng PCB40 Cẩm Phả, xỉ lò cao nghiền mịn S95 của Hòa
Phát, nước và vật chất nạo vét phát sinh từ dự án nạo vét duy tu luồng
hàng hải Vũng Tàu Thị Vải do Tổng công ty bảo đảm an toàn hàng hải
Miền Nam quản lý. Các nguyên liệu đều phải đáp ứng được yêu cầu kỹ
thuật hiện hành, đối với vật chất nạo vét cần đáp ứng được yêu cầu
không phải là chất thải nguy QCV
2.2. Phương pháp đánh giá
Để đánh giá chất lượ ấ ử ụ ậ ấ ạ
đã đượ ố ớ ậ ệ ấp thông thườ ứ
ến hành đánh giá ớ ậ ệ ớ ỉ ỹ
ật như Độ ặt K, CBR, Môđun E ẩn như sau:
TCVN 12790:2020 về Đất, đá dăm dùng trong công trình giao
Đầm nén Proctor
Xác định độ ặ ủa đấ ạ ện trườ ằ
phương pháp dao đai.
hương pháp xác định chỉ số CBR của nền đất
và các lớp móng đường bằng vật liệu rời tại hiện trường
Áo đường mềm Xác định mô đun đàn hồi của
nền đất và các lớp kết cấu áo đường bằng phương pháp sử dụng tấm
ép cứng
3. Thi công thử nghiệm
ềcơ bả ử ệ ồm các bước cơ bả
như sau:
Bước 1 - Chuẩn bị vật liệu: Vật liệu được tập kết tại bãi thi công,
đối với xi măng và xỉ lò cao phải che đậy để tránh bị ẩm.
Bước 2 - Trộn khô hỗn hợp vật liệu: Quá trình trộn khô này đóng
vai trò quan trọng trong việc đồng nhất hỗn hợp từ đó ảnh hưởng trực
tiếp đến chất lượng lớp rải. Quá trình trộn khô được thực hiện bằng
máy xúc, sau khi các vật liệu đã được tập hợp thông qua quá trình định
lượng, với thông số của gầu xúc là 1,2 m3 thì với khoảng thời gian trộn
là 1 giờ 30 phút, hỗn hợp tương đối đồng nhất.
Bước 3 - Công tác rải hỗn hợp vật liệu thi công: Vật liệu sau khi
đồng nhất, được rải theo từng lớp thi công, với mỗi lớp thi công có
chiều dày 30 cm. Sử dụng máy xúc để san gạt vật liệu, trong quá trình
rải nên chú ý các loại vật liệu phải được phân tán đều và có chiều dày
như nhau, có thể sử dụng phương pháp cứ 5-10 m2 lại cắm mốc cao độ
để điều chỉnh lớp vật liệu đổ được tốt hơn.
Bước 4 - Phun ẩm: Trước khi lu lèn, các hỗn hợp thi công cần
được bổ sung thêm một lượng nước nhất định để đạt được độ ẩm tối
ưu của vật liệu, từ đó dễ dàng đạt được độ chặt thi công K sau quá
trình lu lèn. Tuy nhiên, do bản chất vật liệu có tính háo nước và đồng
thời trong quá trình thi công do điều kiện thời tiết và công tác thi
công vật liệu dễ bị hao hụt độ ẩm, vì vậy trong quá trình thi công nên
tạo độ ẩm cho hỗn hợp hỗn hợp cao hơn độ ẩm tối ưu từ 1-2 %.
Bước 5 - Công tác trộn ẩm vật liệu thi công: quá trình trộn ẩm được
thực hiện sau khi tưới nước với mục đích làm cho hỗn hợp hỗn hợp có
độ ẩm đồng đều, ngoài việc giúp cho quá trình lu lèn dễ hơn, còn giúp xi
măng thủy hóa tốt hơn do có lượng nước hợp lý, nâng cao chất lượng
của bãi san lấp. Quá trình trộn ẩm cũng có thể thực hiện bằng máy trộn
xới phay liên hoàn, với thông số máy là công suất làm việc 47 HP, tốc độ:
2800 vòng/phút và tốc độ trộn là 0,35 m/s thì với 2 lượt trộn thì hỗn
hợp có độ ẩm tương đồng nhất. Có thể kiểm tra độ đồng đều của độ ẩm
bằng cách kiểm tra độ ẩm tại một vài ví trí khác nhau.
Bước 6 - Công tác lu lèn: sử dụng lu chấn rung Sakai SV 520HD có
tải trọng cơ bản là 11000 kglbs, tốc độ lu rung là 0,5 m/s thì với tần suất lu
15 lần/1 điểm thì có thể đạt được độ chặt K90. Các vệt lu liên tiếp phải đè
lên nhau ít nhất 20 cm hoặc có thể lên tới ½ chiều rộng bánh lu. Lưu ý
rằng, 2-3 lượt lu đầu tiên nên chạy chế độ lu tĩnh để ổn định bề mặt
lớp hỗn hợp, sau đó chuyển sang chế độ lu rung.
Bước 7 - Quy trình kiểm tra và nghiệm thu: Tiến hành kiểm tra
các chỉ tiêu về độ chặt K, giá trị CBR và mô đun đàn hồi của từng lớp
thi công và bãi thử nghiệm sau khi hoàn thành đủ 3 lớp.
4. Đánh giá chất lượng bãi san lấp thử nghiệm
4.1. Đánh giá tính chất của các cấp phối vật liệu tại hiện trường
Trước khi đưa các hỗn hợp ra hiện trường để sử dụng thi công
thử nghiệm cần phải xác định khối lượng khô lớn nhất và độ ẩm tối ưu
trong phòng thí nghiệm, với mục đích làm căn cứ để xác định độ chặt
K sau lu tại hiện trường.
Với cấp phối 4SSA-1, kết quả thử nghiệm như sau:
+ Khối lượng thể tích lớn nhất là Ɣmax = 1,425 g/cm3
+ Độ ẩm tối ưu là W= 15,8 %.
Với cấp phối 100Đ, kết quả thử nghiệm như sau:
+ Khối lượng thể tích lớn nhất là Ɣmax = 1,657 g/cm3
+ Độ ẩm tối ưu là W= 19,3 %.
Với cấp phối đất pha cát (lớp nền), kết quả thử nghiệm như sau:
+ Khối lượng thể tích lớn nhất là Ɣmax = 1,573 g/cm3
+ Độ ẩm tối ưu là W= 16,2 %.
4.2. Đánh giá chất lượng lớp nền trước khi thi công thử nghiệm
Để tiến hành thi công thử nghiệm khả năng sử dụng vật chất
nạo vét sau khi gia cố làm vật liệu san lấp, nhóm đề tài đã tiến hành
đánh giá kiểm tra chất lượng lớp nền trước khi tiến hành thi công
thử nghiệm. Qua kết quả kiểm tra, chất lượng lớp nền thu được như
Bảng 1.
Qua quá trình thí nghiệm kiểm tra chất lượng lớp đất nền
trước khi thi công có thể thấy rằng:
Độ chặt K của các vị trí thí nghiệm đều lớp hơn K95, đạt yêu cầu
kỹ thuật để thi công.
Giá trị CBR không có sự chênh lệch lớn, dao động trong khoảng
(12,6 – 14,9) %, đạt yêu cầu kỹ thuật thi công.
Giá trị modun đàn hồi cũng tương đối cao, dao động trong
khoảng từ (51 – 52) MPa, đều thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật để thi công.
4.3. Đánh giá chất lượng bãi thi công
Quá trình kiểm tra chất lượng bãi thi công thử nghiệm được thực
hiện bởi phòng thí nghiệm Las XD165 thuộc Phân viện Vật liệu xây
dựng miền Nam – Viện Vật liệu xây dựng, kết quả được tổng hợp trong
Bảng 1, Bảng 2, Bảng 3.
a) Chuẩn bị mặt bằng
JOMC 16
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
b) Nạo vét và tập kết vật chất nạo vét
c) Rải và trộn vật liệu
d) San gạt vật liệu
e) Đồng nhất vật liệu
JOMC 17
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
ạ ậ ế ậ ấ ạ
c) Rải và trộn vật liệu
d) San gạt vật liệu
e) Đồng nhất vật liệu
f) Lu bãi
g) Thí nghiệm chất lượng bãi
h) Hoàn thiện bãi thi công
Hình 3. Thi công thử nghiệm bãi san lấp.
Bảng 1. Chất lượng lớp nền trước khi thi công.
γmax (g/cm3)
Wo (%)
KLKht (g/cm3)
Wht (%)
Độ chặt K, %
Modun E (Mpa)
Trị số CBR (%)
Bãi san lấp sử dụng bùn thải gia cố
1,573
16,2
1,520
16,4
96,6
52,5
14,9
Bãi san lấp sử dụng đất san lấp thông thường
1,573
16,2
1,513
16,3
96,2
51,3
12,6
